Директор Центра добычи углеводородов Сколковского института науки технологий (Сколтеха) Михаил Спасённых: “В обозримом будущем глобальных изменений спроса на нефть произойти не может, точно так же, как нет сомнений в том, что когда-нибудь это случится”

Сегодняшнее положение нефтяной индустрии периодически сравнивают с  китобойным бизнесом в середине XIX века: тогда считалось, что доступной альтернативы китовому жиру как источнику света не существует.  Когда технологии и финансы позволят добывать трудноизвлекаемую нефть в баженовской свите (группа горных пород в Западной Сибири, где сконцентрирована большая часть горючих сланцев России) и на арктическом шельфе, у человечества может появиться новый источник энергии, о котором сегодня мало кто задумывается: переход от одной технологии к другой нередко носит взрывной и непредсказуемый для большинства современников характер.

Как долго будет сохраняться спрос на «черное золото», насколько востребованы новые технологии его добычи,  появятся ли совершенно новые типы энергоносителей, которые приведут к окончанию «нефтяной эры»   - эти и другие вопросы поднимаются в  статье, опубликованной на сайте Фонда «Сколково» - Sk.ru.  В качестве эксперта выступает Михаил Спасённых, руководитель Центра добычи углеводородов Сколковского института науки и технологий (Сколтех). 

Директор Центра добычи углеводородов Сколтеха Михаил Спасённых.
Фото Sk.ru

Нефть и деньги

Одна из наиболее актуальных тем - снижение цен на нефть. В середине августа 2015 года нефтяные фьючерсы упали на самый низкий за последние шесть лет уровень. 

"На примере предыдущих кризисов можно убедиться, что цены на нефть падают на год-два,  затем начинают восстанавливаться, - говорит Михаил Спасённых. - Мы имеем дело с исчерпаемым ресурсом: то есть этого ресурса будет всё меньше, при том, что он продолжает оставаться востребованным. Понятно, что цены на нефть будут расти. Конечно, чем выше они будут, тем больше будет возможностей развивать альтернативные источники энергии. Но пока нефть есть, она нужна, и я думаю, что где-нибудь через год-полтора цены  вернутся к уровню 70-100 долларов за баррель".

"В обозримом будущем глобальных изменений спроса на нефть произойти не может, точно так же, как нет сомнений в том, что рано или поздно это случится, - продолжает Михаил Спасённых. - Например, когда двигатель внутреннего сгорания заменят на топливные элементы. У топливных элементов стопроцентный КПД, они абсолютно экологически чистые, потому что на выходе там не выхлопные газы, а вода. Но двигатель внутреннего сгорания стоит на киловатт мощности около  30-40 долларов, а стоимость топливного элемента – 1500 долларов на киловатт мощности. Когда эта стоимость снизится до 30 долларов, пойдёт замещение.

При этом нужно ещё создать систему хранения водорода на борту и наладить всю необходимую инфраструктуру. А ещё надо будет из чего-то получать водород как новый энергоноситель. Если такая водородная энергетика когда-то наступит, то наиболее вероятно, что значительная доля водорода будет производиться из углеводородов, поскольку сейчас это самый доступный источник. Есть тенденция по увеличению содержания водорода в топливе (стандарты Евро-1,2,3 и т.д.). А это просто переход к предельному случаю, когда будем получать чистый водород из углеводородов. Конечно, вклад в производство водорода будут обеспечивать и другие методы – биотехнологии, производство на атомных электростанциях, но так или иначе, спрос на углеводороды сохранится", - уверен эксперт.

Инвестиции в исследования

Несмотря на интенсивную добычу, показатели по доказанным запасам нефти (в годах текущей добычи) выросли с 49 лет  в 2007 г. до 55 лет в 2014 г. Как сообщают "Ведомости" со ссылкой на BP Statistical Review, с 1998 года по сегодняшний день доказанные запасы нефти увеличились на 50%. 

"Почему так происходит? Потому что совершенствуются технологии, которые позволяют разведывать больше, добывать больше, - в том числе, и там, где раньше это казалось невозможным, –  говорит Михаил Спасённых. -  Пока что в мире растут расходы на исследования и разработки в этой сфере; рост на 20% за последние 10 лет, и даже кризис 2008-2009 годов не особенно их затронул". 

В 2011 году расходы на научные исследования и разработки крупнейших мировых нефтегазовых компаний превышали 12 млрд долларов: это в три раза больше, чем десятилетием ранее. Как выглядит на этом фоне российская нефтегазовая индустрия?

"Есть положительное развитие, - отмечает Михаил Спасённых. - Когда в России только начинались серьезные исследования в этой области, я произвел некоторые подсчёты, поделив расходы на НИОКР на тонну произведенной продукции.  Получилось, что такие компании, как Shell, Chevron тратят примерно доллар на тонну, а в российских компаниях в этот момент – это было в 2003-2004 годах – на тонну продукции приходилось несколько центов. Вообще надо помнить, что в России в целом затраты на науку и технологии составляют 0,1% от мировых затрат".

Источник: Сколтех

"10-15 лет назад ведущие мировые компании тратили на исследования и разработки порядка 0,2-0,3% от своей выручки. Это – что касается нефтяников. Если возьмете нефтесервисные компании, то там инвестиции в исследования составляют порядка 1-3%. То есть в каждой отрасли своя доля, но в нефтяной индустрии абсолютные цифры расходов на науку все равно были высокими, поскольку выручка очень большая.

Последние годы в лидеры по инвестициям в науку и технологии вышли китайские и бразильские компании - до  1% от выручки.

Что касается России, сейчас такие компании как Роснефть, Лукойл, Газпром стали показывать очень большие бюджеты НИОКР. В процентном отношении они вышли на уровень Shell и Chevron и других зарубежных компаний. Но при ближайшем рассмотрении выясняется, что компании зачастую учитывают по статье НИОКР всё, что угодно. Нефтеперерабатывающий завод, например, может вставить в бюджет НИОКР расходы на контроль качества нефтепродуктов, разработку регламентов. Мое ощущение, что сейчас реальные расходы на исследования и разработки в российских компаниях на порядок меньше, чем за рубежом.

И все же многое  меняется. Нефтегазовые компании создали корпоративные технические центры и институты, разработали, защитили и реализуют программы инновационного развития, сотрудничают с университетами, в том числе, со Сколтехом. В частности, компания Газпромнефть финансирует совместно с Министерством образования и науки России проект по баженовской свите, выполняемый консорциумом университетов – Физтехом, Сколтехом,  МГУ и РГУ. Компания Татнефть, которая развивает методы добычи тяжелой нефти, активно поддерживает Казанский университет и первой из российских нефтяных компаний строит в Сколково свой R&D-центр".

Санкции как стимул к инновациям

В России среднее достигнутое значение коэффициента извлечения нефти (КИН) – 25%. В идеале КИН у нас может выйти на 30-35%, прогнозирует директор Центра добычи углеводородов Сколтеха. Для сравнения: в Норвегии КИН порядка 50%. Таким образом, новые технологии позволяют норвежским нефтяникам извлекать примерно вдвое больше нефти, чем российским.

«Здесь очень много причин. Взять первую нефть легко, это обходится  недорого. А вот взять остаточную нефть стоит гораздо дороже. Компании часто говорят, что они бы достигли больших значений КИН и применили бы современные технологии нефтеотдачи, но при этом они будут работать себе в убыток. Наша налоговая система в определенной степени является тормозом высоких КИНов. Это, конечно, не единственный,  но очень важный фактор. Компании говорят: мы можем добывать больше, мы можем добывать нефть из баженовской свиты  – дайте нам налоговые преференции. Им отвечают: а нам-то зачем? Ну, добудете вы больше, в бюджет заплатите столько же, нефти у нас в недрах останется меньше, да еще с этим кризисом мы и продать-то нефть не сможем.

Так что технологическое отставание - это только одна из причин низкого КИН. В СССР, где была нормально развита наука в области нефти и газодобычи и где были разработаны многочисленные отечественные технологии, сегодняшние значения КИН считались нормальными. Тогда казалось, что запасы Западной Сибири бесконечны, не было стимула вкладываться в увеличение нефтеотдачи. А дальше расходы на исследования стали сокращаться, новая технологическая база не была создана. Мы застыли на тех значениях, которые были в Советском Союзе».

 

"Основная мотивация зарубежных компаний развивать технологии – это получить конкурентное преимущество. В нашем случае конкуренция в технологической области между компаниями невелика, считает Михаил Спасённых. - Компании предпочитают брать технологии у одних и тех же поставщиков, зарубежных или российских, но сами не особенно стремятся что-то делать в этой области.

Но ситуация меняется. Санкции, безусловно, заставляют компании задуматься о том, где они возьмут технологии, на которые рассчитывали".

Что может предложить Сколтех индустрии

«Основная  задача Центра добычи углеводородов, как в целом Сколтеха, состоит в подготовке специалистов и разработке технологических решений в тех областях, которые будут востребованы в ближайшем будущем и которых на сегодня нет, - продолжает эксперт. - Мы занимаемся технологиями разведки и разработки трудноизвлекаемых запасов. Они позволят  найти "месторождения внутри месторождений" - увеличить КИН; это одна тема. Технологические решения для разведки и разработки нетрадиционных коллекторов  таких, как баженовская свита, - это еще одна  тема. Ну, и технологические решения для работы в полярных регионах, на арктическом шельфе, которые позволят снизить риски и обеспечить добычу, - мы этим также занимаемся, развивая технологии, связанные с газовыми гидратами.  То есть это фокусировка на ТрИЗах – трудноизвлекаемых и нетрадиционных запасах.

Наш Центр добычи углеводородов начинался с инициированных нами  совещаний, на которых мы спросили компании: что вас не устраивает, какой экспертизы вам не хватает, где нужны новые знания? Для нас сформулировали несколько направлений. Одно из них геомеханика - наука о свойствах горных пород и использовании этих знаний в нефтегазодобыче. Еще 10-15 лет назад нефтяники не обращали особого внимания на геомеханику, но сейчас все изменилось: без этих знаний добыча трудноизвлекаемых ресурсов невозможна.  Когда осуществляется гидроразрыв пласта, нужно очень точно понимать пределы прочности горных пород, как пройдет трещина, если ее инициировать, как получать трещины заданных размеров. Кроме того, бурение нетрадиционных коллекторов - чрезвычайно сложная операция, для которой опять же необходимо точно прогнозировать механические свойства породы.

При разработке  месторождения может происходить компакция - механическое проседание пласта  в результате снижения пластового давления. Такие процессы необходимо прогнозировать и предотвращать. Отвечая на данный запрос, мы создали в Центре направление геомеханики, ведем разработку новых симуляторов гидро-геомеханических процессов, необходимых для разработки трудноизвлекаемых запасов, в ближайшее время установим лучшее в мире оборудование для изучения механических свойств горных пород.

Второй запрос компаний связан с созданием экспертизы и подготовкой специалистов в области методов повышения нефтеотдачи.  Речь о различных подходах: химических, тепловых, газовых, комплексных. Например, в случае, когда нефть вытесняется из гидрофобных пород (что особенно важно для Восточной Сибири), необходимо путем добавки поверхностно-активных веществ (ПАВ) изменить их смачиваемость. В каких-то случаях добычу можно увеличить путем повышения вязкости закачиваемой воды, добавляя в неё полимеры. В случае работы с тяжелой нефтью её необходимо разогреть, чтобы вязкость снизилась, и нефть смогла течь. Одна из технологий прогрева  – это закачка в пласт воздуха высокого давления (в российской терминологии термогазовый метод). Закачка воздуха приводит к запуску процесса внутрипластового горения. Внутрипластовое горение – очень эффективная технология с точки зрения энергозатрат: подводится только воздух, а выделяющееся при этом тепло полностью расходуется на разогрев пласта.

Для многих месторождений перспективны технологии увеличения нефтеотдачи, связанные с закачкой теплоносителей, – горячей воды или пара. Очень перспективна технология добычи, основанная на закачке углекислого газа, который в закритическом состоянии является фантастическим растворителем и, смешиваясь с нефтью, обеспечивает ее вытеснение.

Баженовская свита

Ещё одна задача, поставленная перед Сколтехом, – это работа по нетрадиционным углеводородам. В настоящее время мы разрабатываем традиционные газовые месторождения, помимо этого газа есть нетрадиционный газ, находящийся в нетрадиционных коллекторах – сланцах, угольных пластах, мерзлотных породах.  А еще есть отложения газовых гидратов на морском дне или, например, на дне озера Байкал. Газа в форме газовых гидратов раз в сто раз больше, чем газа в традиционных месторождениях. То есть это, казалось бы, неисчерпаемые запасы. Только надо научиться их брать: это морское дно, это глубина, это арктический шельф.

Вот, кстати, еще одна из проблем разработки арктического шельфа. Если поставить платформу на скоплении донных отложений, содержащих газовые гидраты, и  они протают, то может произойти авария – платформа перевернется. Так что гидраты,  с одной стороны, - это серьёзные геологические риски, с другой – эффективный ресурс для энергетики будущего.

Но в отличие от газовых месторождений, газовые гидраты распределены более равномерно и «тонким слоем». Скважина на суше может давать газ в течение десятилетий.  А газовые гидраты распределены по всему морскому дну, и как их брать, - пока никто не знает. В Японии, в частности, сейчас идут активные разработки в этом направлении. 

Конечно, самое яркое явление в мире нетрадиционных запасов – это баженовская свита.  Очень важны новые знания о свойствах этих пород. Первое, чем они отличаются, - это очень низкая проницаемость: поры, в  которых находятся углеводороды, чрезвычайно малы - от 10 до 100 нанометров.   Второе – в сланцевых породах  очень много керогена. Это спекшиеся остатки переработанных морских осадков, которые, при попадании в зоны повышенной температуры,  разлагаются с образованием нефти и газа. 

Мы сталкиваемся с совершенно особенными породами,  обладающими совершенно другими  механическими, физическими, химическими свойствами по сравнению обычными коллекторами. Только внимательно изучив  эти свойства, можно выйти на создание технологий разведки и разработки таких месторождений, научиться искать продуктивные интервалы, проводить многостадийный гидроразрыв пласта на горизонтальных скважинах, научиться получать нефть из керогена прямо в пласте.

Этим сейчас занимаются во всем мире. В США совершили сланцевую революцию, научились брать нефть из сланцевых пород. Нам также предстоит это сделать, - причём копировать в наших условиях эти технологии невозможно. Проведенный нами анализ показал, что  каждая сланцевая формация – это свой космос. А баженовская свита – это сочетание всех возможных проблем, какие только можно вообразить. Это очень сложная нефтематеринская формация. И, кстати, американцы не разрабатывают такие формации.

Так что у нас был реальный запрос от индустрии, и мы над этим работаем. Мы видим, что на наши исследования есть спрос.

Конечно, баженовская свита – это такой зверь, которого одним проектом, даже большим, не возьмешь. Но я верю в то, что мы в ходе этого проекта получим очень серьезные результаты, которые помогут индустрии добывать нефть и тем самым окупят существование нашего Центра.

Вместе с тем у нас есть и другие проекты.  Целый ряд из них связан с тяжелой нефтью. Главные  потребители результатов данных  работ – это Лукойл и Татнефть, которые реализуют свои первые пилотные проекты SAGD на Ярегском и Ашалчехинском месторождениях.  Носителем экспертизы, которую мы используем и развиваем,  здесь выступает Университет Калгари, сыгравший важнейшую роль в создании технологий добычи тяжелых нефтей в канадской провинции Альберта. Университет Калгари сейчас создает по нашему заказу экспериментальные стенды  для моделирования теплового воздействия на пласт. Все, что будет делаться на этих установках, будет приближать компанию Лукойл или Татнефть к тому, чтобы брать больше тяжелой нефти на месторождениях России и не только».

По мнению Михаила Спасённых , существующие различия месторождений тяжелых нефтей  Канады и России в данном случае несущественны. «Породы могут быть разные, а нефть – похожая, это высоковязкая, высокоплотная нефть, которая не течет, которую надо нагреть, - считает он. - Чтобы с такими месторождениями работать, нужно научиться этими технологиями пользоваться». 

Роснефть, Газпром, Лукойл и другие компании очень активно интересуются нашими возможностями в области геомеханики. Построения моделей на основании исследований геомеханических свойств месторождений для них очень важно. Потому что, имея такую модель, они могут и правильно бурить, и правильно производить разрыв пласта: на это тоже спрос есть.

Синергетический эффект «Сколково»

«Сейчас мы выполняем три проекта. Один проект, посвященный баженовской свите, финансируют Газпромнефть и Министерство образования. В проекте с Лукойлом мы участвуем в создании  математической модели разработки Усинского месторождения. Третий проект, по которому мы выиграли тендер, но еще не начали работать, связан с импортозамещением: это разработка отечественного софта для интерпретации геофизических данных.

В реализации этих проектов участвуют стартапы - резиденты Сколково, - рассказывает Михаил Спасённых.  - Число специалистов, связанных с технологическими разработками в нефтегазодобыче, не очень велико, и мы все друг друга знаем. Я лично отношусь с безмерным уважением к людям, которые пошли по тяжелейшей  дороге  создания технологических стартапов в России. Этим могут заниматься только совершенно особенные люди, фанатично преданные своему делу.

Конечно, данные стартапы не имеют возможности заказывать исследования и образования в Сколтехе. Но есть обратные примеры, когда мы собираем контракты и привлекаем сколковские компании к их реализации. Наш Центр пока очень маленький, мы далеко не все можем делать сами. Поэтому мы с удовольствием привлекаем коллег из «Сколково», в частности, при выполнении Баженовского проекта».